机械原理12章习题解答
西工大教材-机械原理各章习题及答案
电动机所需的功率为
p = ρ • v /η = 5500 ×1.2 ×10−3 / 0.822 = 8.029(KW )
5-8 在图示斜面机构中，设已知摩擦面间的摩擦系数 f=0.2。求在 G 力作用下（反行程），此斜面 机构的临界自锁条件和在此条件下正行程（在 F 力作用下）的效率。 解 1）反行程的自锁条件 在外行程（图 a），根据滑块的平衡条件：
解 1 ） 取 比 例 尺 μ 1 ＝ 1mm/mm 绘 制 机 构 运 动 简 图 （ 图 b ）
(a)
2 ）计算该机构的自由度
n=7
pι=9
ph=2（算齿轮副，因为凸轮与齿轮为一体） p’=
F’= F=3n-2pe-ph
=3x7-2x8-2 =1
G7
D 64 C
EF
3
9
B
2
8
A
ω1
b)
2-6 试计算如图所示各机构的自由度。图 a、d 为齿轮一连杆组合机构；图 b 为凸轮一连杆组合 机构（图中在 D 处为铰连在一起的两个滑块）；图 c 为一精压机机构。并问在图 d 所示机构中， 齿轮 3 与 5 和齿条 7 与齿轮 5 的啮合高副所提供的约束数目是否相同？为什么？
C3 重合点继续求解。
解 1）速度分析（图 b）取重合点 B2 与 B3，有
方向 大小 ？
v vv vB3 = vB2 + vB3B2 ⊥ BD ⊥ AB // CD ω1lAB ?
D
C
3 d3
ω3
4
ω3 90°
2
B（B1、B2、B3）
ω1
A1 ϕ = 90°
机械原理课后习题答案部分)
第二章2-1 何谓构件?何谓运动副及运动副元素?运动副是如何进行分类的?答：参考教材5~7页。
2-2 机构运动简图有何用处?它能表示出原机构哪些方面的特征?答：机构运动简图可以表示机构的组成和运动传递情况，可进行运动分析，也可用来进行动力分析。
2-3 机构具有确定运动的条件是什么?当机构的原动件数少于或多于机构的自由度时，机构的运动将发生什么情况?答：参考教材12~13页。
2-5 在计算平面机构的自由度时，应注意哪些事项?答：参考教材15~17页。
2-6 在图2-22所示的机构中，在铰链C、B、D处，被连接的两构件上连接点的轨迹都是重合的，那么能说该机构有三个虚约束吗?为什么?答：不能，因为在铰链C、B、D中任何一处，被连接的两构件上连接点的轨迹重合是由于其他两处的作用，所以只能算一处。
2-7 何谓机构的组成原理?何谓基本杆组?它具有什么特性?如何确定基本杆组的级别及机构的级别? 答：参考教材18~19页。
2-8 为何要对平面高副机构进行“高副低代"?“高副低代”应满足的条件是什么?答：参考教材20~21页。
2-11 如图所示为一简易冲床的初拟设计方案。
设计者的思路是：动力由齿轮1输入，使轴 A连续回转；而固装在轴A上的凸轮2与杠杆3组成的凸轮机构将使冲头上下运动以达到冲压目的。
试绘出其机构运动简图，分析其是否能实现设计意图？并提出修改方案。
解：1）取比例尺绘制机构运动简图。
2）分析其是否可实现设计意图。
F=3n-( 2P l +P h –p’ )-F’=3×3-(2×4+1-0)-0=0此简易冲床不能运动,无法实现设计意图。
3）修改方案。
为了使此机构运动，应增加一个自由度。
办法是：增加一个活动构件，一个低副。
修改方案很多，现提供两种。
※2-13图示为一新型偏心轮滑阎式真空泵。
其偏心轮1绕固定轴心A转动，与外环2固连在一起的滑阀3在可绕固定轴心C转动的圆柱4中滑动。
机械原理习题及答案-2018
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������2 ′
刚化反转法
若要求取C点只需要知道B点的几个位置
������1 ′
由������������ 、������′ ������ 、 ������������ ′ 三点垂直 平分线焦点得到铰链点C.
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根据比例尺得到杆BC和CD的长度
4-3
������3 ′
目的：摇杆滑块机构的连杆 刚化反转法
������
������ ������
������
������ = 0 ������ ������ ������ = 90
������ ������ ������ ������
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3-3
1）若 AD 为机架， AB 为曲柄，故 AB 为最短杆，有 l AB lBC lCD l AD ，则
n 3, pL 4, F 3 3 2 4 1.
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（b）缝纫机针杆机构
n 3, pL 4, F 3 3 2 4 1.
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（c）冲床机构
n 5, pL 7, F 3 5 2 7 1.
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2-12自由度计算，并指出复合铰链、局部自由度或虚约束；
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5-3 在图示机构中已知凸轮以������2 的角速度顺时针方向转 动，试找出图示机构中的全部瞬心，指明哪些是绝对瞬 心，哪些是相对瞬心。并用瞬心法求出从动件3的速度 （用图及表达式表示）。 ������13 ∞
绝对瞬心: ������12 , ������13 相对瞬心: ������23
（a）
F处为符合铰链
n 9 , p5 13 , p4 0
孙恒《机械原理》(第八版)复习笔记及课后习题(含考研真题)详解-第12~14章【圣才出品】
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表 12-1-4 普通槽轮机构的运劢系数及运劢特性
3．槽轮机构的几何尺寸计算 在机械中最常用的是径向槽均匀分布的外槽轮机构，对亍这种机构，其设计计算步骤大 致如下： （1）根据工作要求确定槽轮的槽数 z 和主劢拨盘的囿销数 n； （2）挄叐力情况和实际机械所允许的安装空间尺寸，确定中心距 L 和囿销半径 r； （3）最后挄图 12-1-4 所示的几何关系求出其他尺寸，即
解：牛头刨床送迚机构的运劢简图如图 12-2-1 所示，牛头刨床的横向迚给是通过齿轮 1、2，曲柄摇杆机构 2、3、4，棘轮机构 4、5、7 杢使不棘轮固连的丝杠 6 作间歇轩劢， 从而使牛头刨床工作台实现横向间接迚给。通过改发曲柄长度 O2 A 的大小可以改发迚给的 大小。当棘爪 7 处亍图示状态时，棘轮 5 沿逆时针方向作间歇迚给运劢。若将棘爪 7 拔出 绕自身轴线轩 180°后再放下，由亍棘爪工作面的改发，棘轮将改为沿顺时针方向间接迚给。
三、凸轮式间歇运劢机构 1．凸轮式间歇运劢机构的组成和特点（见表 12-1-5）
表 12-1-5 凸轮式间歇运劢机构的组成及特点
2．凸轮式间歇运劢机构的类型及应用（见表 12-1-6） 表 12-1-6 凸轮式间歇运劢机构的类型及应用
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12-1 棘轮机构除常用杢实现间歇运劢的功能外，还常用杢实现什么功能？ 答：棘轮机构除了常用的间歇运劢功能外，还能实现制劢、迚给、轩位、分度、超越运 劢等功能。
12-2 某牛头刨床送迚丝杠的导程为 6mm，要求设计一棘轮机构，使每次送迚量可在 0.2～1.2mm 乊间作有级调整（共 6 级）。设棘轮机构的棘爪由一曲柄摇杆机构的摇杆杢推 劢，试绘出机构运劢简图，并作必要的计算和说明。
《机械原理》(于靖军版)第12章习题答案
12-1 对于题图12-1所示的轮系，下面给出图示轮系的3个传动比计算式，（ ）为正确的。
（A ）H 1H 122H i ωωωω-=-（B ）H 1H 133H i ωωωω-=-（C ）H 2H 233H i ωωωω-=-题图12-112-2 3K-H 型（复合）周转轮系与由两周转轮系组合而成的混合轮系有何本质区别？12-3 在题图12-3所示的轮系中，各轮的齿数为：z 1=z 2'=25，z 2=z 3=z 5=100，z 4=100，齿轮1转速n 1=180 r/min ，转向如图所示。
试求齿轮5转速n的大小和方向。
题图12-3解：1-2-2’-3-4为行星轮系，可得H 231H 13'3H 124H 544554z z n n i n n z z n n z n i n z -==-===-带入数值，计算得：n 5=12 r/min 方向和n 1相同，向上。
12-4 题图12-4所示为一装配用电动螺丝刀的传动简图。
已知各轮齿数z 1=z 4=17，z 3=z 6=39，齿轮1转速n 1=3000 r/min 。
试求螺丝刀的转速。
题图12-4解：276.5 r/min12-5 在题图12-5所示的轮系中，已知各轮齿数分别为z 1=22，z 3=88，z 4=z 6。
试求传动比i 16。
题图12-5解：i 16=912-6在题图12-6所示的轮系中，已知各轮齿数z1 =40，z2=z3=100，z4=z5=30，z6=20，z7=80，齿轮1转速n A=1000r/min，方向如图。
试求n B大小及方向。
解：n B=240 r/min 方向向上12-7 下题图12-7所示的轮系中，已知各齿轮的齿数分别为：z1 =80，z2=60，z2'=20，z3=40，z3'=20，z4= 30，z5=80。
轴A和轴B的转速分别为n A=50r/min，n B=60r/min，方向如图所示。
机械原理课后习题答案
机械原理课后习题答案1. 两个质量分别为m1和m2的物体，它们分别靠在光滑水平面上的两个弹簧上，两个弹簧的弹性系数分别为k1和k2。
求当两个物体分别受到的外力分别为F1和F2时，两个物体的加速度分别是多少？答，根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
根据这个公式，可以得出两个物体的加速度分别为a1=F1/m1，a2=F2/m2。
2. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，物体的加速度是多少？答，同样根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
根据这个公式，可以得出物体的加速度为a=F/m。
3. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，弹簧的位移是多少？答，根据胡克定律，弹簧的位移与受到的外力成正比，即F=kx，其中x为弹簧的位移。
解出x=F/k，即弹簧的位移与外力成反比。
4. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，弹簧的振动周期是多少？答，根据弹簧的振动周期公式T=2π√(m/k)，可以得出弹簧的振动周期与物体的质量和弹簧的弹性系数有关，与受到的外力无关。
5. 一个质量为m的物体，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当物体受到外力F时，弹簧的振幅是多少？答，根据弹簧振动的公式x=Acos(ωt+φ)，可以得出弹簧的振幅与受到的外力无关，只与弹簧的弹性系数和物体的质量有关。
求当物体受到外力F时，弹簧的振动频率是多少？答，根据弹簧振动的公式f=1/2π√(k/m)，可以得出弹簧的振动频率与受到的外力无关，只与弹簧的弹性系数和物体的质量有关。
7. 一个半径为r的圆盘，靠在光滑水平面上的弹簧上，弹簧的弹性系数为k。
求当圆盘受到外力F时，圆盘的加速度是多少？答，根据牛顿第二定律，物体受到的合外力等于物体的质量乘以加速度，即F=ma。
(完整版)机械原理课后全部习题答案
机械原理课后全部习题答案目录第1章绪论 (1)第2章平面机构的结构分析 (3)第3章平面连杆机构 (8)第4章凸轮机构及其设计 (15)第5章齿轮机构 (19)第6章轮系及其设计 (26)第8章机械运动力学方程 (32)第9章平面机构的平衡 (39)第一章绪论一、补充题1、复习思考题1)、机器应具有什么特征？机器通常由哪三部分组成？各部分的功能是什么？2）、机器与机构有什么异同点？3）、什么叫构件？什么叫零件？什么叫通用零件和专用零件？试各举二个实例。
4）、设计机器时应满足哪些基本要求？试选取一台机器，分析设计时应满足的基本要求。
2、填空题1)、机器或机构，都是由组合而成的。
2）、机器或机构的之间，具有确定的相对运动。
3）、机器可以用来人的劳动，完成有用的。
4）、组成机构、并且相互间能作的物体，叫做构件。
5）、从运动的角度看，机构的主要功用在于运动或运动的形式。
6）、构件是机器的单元。
零件是机器的单元。
7）、机器的工作部分须完成机器的动作，且处于整个传动的。
8）、机器的传动部分是把原动部分的运动和功率传递给工作部分的。
9）、构件之间具有的相对运动，并能完成的机械功或实现能量转换的的组合，叫机器。
3、判断题1)、构件都是可动的。
（）2）、机器的传动部分都是机构。
（）3）、互相之间能作相对运动的物件是构件。
（）4）、只从运动方面讲，机构是具有确定相对运动构件的组合。
（）5）、机构的作用，只是传递或转换运动的形式。
（）6）、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
（）7）、机构中的主动件和被动件，都是构件。
（）2 填空题答案1）、构件2）、构件3）、代替机械功4）、相对运动5）、传递转换6）、运动制造7）、预定终端8）、中间环节9）、确定有用构件3判断题答案1）、√2）、√3）、√4）、√5）、×6）、√7）、√第二章 机构的结构分析2-7 是试指出图2-26中直接接触的构件所构成的运动副的名称。
机械原理各章习题解答
F34 F5 / cos 45 1414 N
F b F 43
cd ac
1414 0 . 3535 500 N
M b Fb l AB 500 100 50000 N mm
3.3 在图示曲柄滑块机构中，已知各构件的尺寸、转动副轴颈半径r及当量摩擦 系数fv，滑块与导路的摩擦系数f。而作用在滑块3上的驱动力为Fd。试求在图示 位置时，需要作用在曲柄上沿x—x方向的平衡力Fb（不计重力和惯性力）。
2
2.5 图示为机构的运动简图及相应的速度图和加速度图。 （1）在图示的速度、加速度多边形中注明各矢量所表示的相应的速度、 加速度矢量。 （2）以给出的速度和加速度矢量为已知条件，用相对运动矢量法写出 求构件上D点的速度和加速度矢量方程。 （3）在给出的速度和加速度图中，给出构件2上D点的速度矢量 pd 2 和加速度矢量
2 2
2
2.4 在图示机构中，已知lAB =50mm , lBC =200mm , xD =120mm , 原动件的位置φ 1=30º 角速度 , ω 1=10 rad/s ，角加速度α 1=0，试求机构在该位置时构件5的速度和加速度，以及构件2的角速 度和角加速度。
解题步骤：先求
B 求 C 影象法求 D 2 求 D 4
解： C 点速度 v C 0 ( P24 即 C 点为绝对瞬心 )
v D v p 13 1 l Ap 13 vE l AE l Ap 13 150 120 180 225 mm / s
2 v p / l BC 1 l AB / l BC
12
h 2 4 . 21 / 499 0 . 008 mm
取力的比例尺：
机械原理(西北工大第7版)12章习题
第12章其它常用机构I.填空题1将连续回转运动转换为单向间歇转动的机构有、、。
2欲将一匀速回转运动转变成单向间歇回转运动，采用的机构有、、等，其中间歇时间可调的机构是机构。
3齿式棘轮机构制动爪的作用是。
4径向槽均布的槽轮机构槽轮的最少槽数为。
5槽数z=4的外啮合槽轮机构，主动销数最多应为。
6不完全齿轮机构在运动过程中传动比是，而槽轮机构在运动过程中传动比则是。
7单万向联轴节的转动不均匀系数随两轴夹角β的增大而。
8传动两相交轴间的运动而又要求两轴间夹角经常变化时可以采用机构。
9能实现间歇运动的机构有、、。
10四槽单销的外槽轮机构的运动系数为。
11在单销四槽的外槽轮机构中，槽轮转动的时间与静止的时间之比为。
12径向槽均布的外槽轮机构，其径向槽数最少数为，利用槽轮上的_____作为槽轮机构中的定位装置，齿式棘轮机构棘齿齿面的偏角ϕ应棘爪与棘齿间的摩擦角。
13槽轮机构是由、、组成的。
对于原动件转一周槽轮只运动一次的单销外槽轮机构来说，槽轮的槽数应不小于；机构的运动特性系数总小于。
14双万向节传递相交轴之间的运动，在满足下列条件时其主、从动轴角速比为1：(1)；(2)。
15要使传递平行轴或相交轴的双万向联轴节瞬时角速比是常数，其必要条件是，。
16在单万向联轴节中，主、从动轴角速比i12=ωω12的变化范围是，其变化幅度与有关。
17在三构件螺旋机构中，差动螺旋可以得到位移，而复式螺旋可以得到位移。
18能实现微小位移的差动螺旋机构，其两个螺旋的旋向应，导程应；当需实现快速位移时，则复式螺旋机构两个螺旋的旋向应。
19差动螺旋机构两个螺旋的旋向应，为了得到从动件小的移动量，两个螺旋导程的差应愈愈好。
II.判断题1四槽内槽轮机构的运动系数(即槽轮运动时间与主动拨盘转一周的总时间之比)是0.75。
( )2单销外槽轮机构的运动系数总是小于0.5。
( )3在满足所需的安装条件时，双万向铰链机构的主动轴、中间轴和从动轴的转速相等，即ωωω123==。
机械原理课后习题答案
《机械原理》课后习题答案第2章（P27）2-2 计算下列机构的自由度，如遇有复合铰链、局部自由度、虚约束等加以说明。
（a）n=3，p l=3 F=3*3-2*3=3（b）n=3，p l=3，p h=2 F=3*3-2*3-2=1 （B处有局部自由度）（c）n=7，p l=10 F=3*7-2*10=1（d）n=4，p l=4，p h=2 F=3*4-2*4-2=2 （A处有复合铰链）（e）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （A或D处有虚约束）（f）n=3，p l=4 F=3*3-2*4=1 （构件4和转动副E、F引入虚约束）（g）n=3，p l=5 F=(3-1)*3-(2-1)*5=1 （有公共约束）（h）n=9，p l=12，p h=2 F=3*9-2*12-2=1 （M处有复合铰链，C处有局部自由度）2-3 计算下列机构的自由度，拆杆组并确定机构的级别。
（a）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1由于组成该机构的基本杆组的最高级别为Ⅱ级杆组，故此机构为Ⅱ级机构。
（b）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1此机构为Ⅱ级机构。
（c）n=5，p l=7 F=3*5-2*7=1拆分时只须将主动件拆下，其它构件组成一个Ⅲ级杆组，故此机构为Ⅲ级机构。
2-4 验算下列运动链的运动是否确定，并提出具有确定运动的修改方案。
（a）n=3，p l=4，p h=1 F=3*3-2*4-1=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：（b）n=4，p l=6 F=3*4-2*6=0 该运动链不能运动。
修改方案如下图所示：或第3章（P42）3-2 下列机构中，已知机构尺寸，求在图示位置时的所有瞬心。
（a）（b）（c）(a) v3=v P13=ω1P14P13μl3-6 在图示齿轮连杆机构中，三个圆互作纯滚，试利用相对瞬心P13来讨论轮1与轮3的传动比i13。
第5章（P80）5-2 一铰接四杆机构（2）机构的两极限位置如下图：（3）传动角最大和最小位置如下图：5-3题略解：若使其成为曲柄摇杆机构，则最短杆必为连架杆，即a 为最短杆。
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12-1如图所示为几何对称钳式握持器，转动副处摩擦圆半径为ρ，夹起重物后两钳夹角为α，
重物重力为G 。
试对该夹持器进行受力分析（画出作用力方向，写出力平衡方程，并画出力多边形），根据自锁条件确定钳口处摩擦系数多大才能保证重物安全夹持？
图12.31 习题1图 夹钳式握持器
解：设钳口与重物之间的正压力为N F ，摩擦力为f F ，钳口处的摩擦系数为f 。
要保证重物安全夹持，则根据自锁条件有
2f F G ≥ ， f N F fF =
设N F ,f F 的合力为R 1，其方向与水平方向成φ 角。
则tan()f φ= 即
arctan()f φ= (1)
取夹持器的一半进行受力分析如图所示。
转动副处的力R 2与摩擦圆相切，方向根据力矢量三角形确定如图示。
设R 2与水平方向成δ角 力的平衡方程
21cos(/2)sin()sin()o F R R αδφ+= (2) 12sin(/2)cos()cos()o F R R αφδ+= (3)
力矩平衡有
21112c o s ()s i n ()R R L R L ρφφ+= (4)
对圆环处受力分析 见图2中a)。
则
2s i n
(/2)o F F G α==
(5)
2sin(/2)
o G
F α=
12-2 机床滑板与床身的接触形式如图所示，机床滑板的运动方向垂直于纸面，测定接触面间的
滑动摩擦系数为f =0.1。
试求滑板的当量摩擦系数f e 的大小。
图12.32 习题2图 机床滑板
解：设山形导轨一般的角度为а，如图所示。
受力图如上。
可以知道1
212
F F Q ==
1
2sin()2
N F Q α=
4sin()
N Q
F α=
122sin()
f N fQ
F fF α==
212
f F fQ =
设当量摩擦系数f e 则
12e f f f Q F F =+
1
2sin()211(1)22sin()
1
0.05(1)
2sin()e e e fQ f Q fQ
f f f ααα=
+=+=+
12-3 图12-28所示鼓式制动器，设计的制动力矩要求为为3500Nm ，制动蹄上有摩擦衬片的当量
摩擦系数f =0.25，摩擦面作用的平均半径R =120mm ，制动时轮缸活塞压迫制动鼓的最大径向紧力为20KN 。
试验证能否满足制动力矩的要求，如果不能满足要求可以采取那些措施？ 解： 设制动力矩为制动器的摩擦力矩，则制动力矩M f 为
故不能满足制动要求。
采取措施：
1， 增大轮缸所产生地推力，即增大径向力。
2， 增大摩擦衬片的摩擦因素，即改用摩擦因数较大的材料。
12-4 图示为带式制动器，试分析其制动原理。
如果采用平面皮带制动是制动力矩不足时，如何
改进设计提高制动力矩。
图12.33 习题4图 带式制动器
解：制动原理：
制动时，在制动杠杆的一端施加一个向下的力Q ，拉动与制动杠杆相连的制动带，从而箍紧制动轮，制动轮在摩擦力产生的制动力矩的作用下，逐渐停止转动。
制动力矩不足时，可采取措施： 一， 采用双匝制动带，能更好的与制动轮外圆表面贴合，因而在活动段作用力一定的情况下，可以提供更大的制动摩擦力矩。
二，
增大制动带内表面摩擦材料的摩擦因数。
12-5反制钢板钳是一种应用比较广的吊装工具，它强度高重量轻；齿面淬火，耐磨防滑；主要
12003500f M N m N m
=∙<∙20.25200000.121200f e m M Zf QR N m
==⨯⨯⨯=∙
用于用于水平起吊如图a 所示。
如若仅仅采用一个板钳起吊钢板，结构如图b 所示，试设计钳口和回转副的相对位置尺寸，以保证起吊工作的安全性（要符合摩擦自锁原理）。
(a)
(b)
图12.34 习题5图 板钳
解：设回转副B 与钳口相连，圆形O 为压着板柸的杆的外圆轮廓所确定的圆形。
圆的直径为D ，设B 处的摩擦圆半径为ρ。
B 点O 点之间的偏心距为e 。
为了保证起吊工作的安全性，则设计过程中要符合摩擦自锁原理，即要满足下式：
其中 11
sin()2
S OD D φ==
1S S ρ
-<
cos()2S OC e π
φδ==--
则由1
cos()sin()22
e D πφδφρ---<可得到δ （1）
设钳口和回转副的垂直距离为H ，则
1
2cos()D H e
δ-= （2）
联立（1），（2）即可求得H。